금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2018-03-04)

금속재료산업기사 2018-03-04 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2018-03-04 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 저융점합금의 금속원소로 사용되지 않는 것은?

  1. Zn
  2. Pb
  3. Mo
  4. Sn
(정답률: 74%)
  • 저융점 금속은 일반적으로 용융점이 낮은 금속을 의미하며, 주석(Sn)의 융점인 $232^{\circ}\text{C}$를 기준으로 판단합니다. 몰리브덴(Mo)은 융점이 $2610^{\circ}\text{C}$에 달하는 대표적인 고융점 금속이므로 저융점 합금의 원소로 사용되지 않습니다.
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2. 보자력이 큰 경질 자성재료에 해당되는 것은?

  1. 희토류계자석
  2. 규소강판
  3. 퍼멀로이
  4. 센더스트
(정답률: 70%)
  • 보자력이 크고 잔류자화가 높은 경질 자성재료의 대표적인 예는 희토류계자석입니다.

    오답 노트
    규소강판, 퍼멀로이, 센더스트: 보자력이 작은 연질 자성재료
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3. 36%Ni, 12%Cr이 함유된 철합금으로 온도 변화에 따른 탄성율의 변화가 거의 없어 지진계의 부품, 정밀 저울의 스프링 등에 사용되는 것은?

  1. 칸달(Kanthal)
  2. 인바(invar)
  3. 엘린바(elinvar)
  4. 슈퍼인바(Super Invar)
(정답률: 62%)
  • 엘린바(elinvar)는 $Ni$ 36%, $Cr$ 12%를 함유한 합금으로, 상온에서 탄성률의 변화가 거의 없고 열팽창계수가 매우 작아 정밀 시계(크로노미터)나 지진계 부품, 정밀 저울의 스프링 등에 사용됩니다.

    오답 노트
    인바(invar): 열팽창계수가 극히 낮아 줄자, 시계 진자에 사용
    칸달(Kanthal): 내산화성이 뛰어난 전열선 재료
    슈퍼인바(Super Invar): 매우 낮은 열팽창계수를 가진 $Ni-Co-Fe$ 합금
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4. 탄소강에서 가장 취약해지는 청열취성이 나타나는 온도 구간으로 옳은 것은?

  1. 50~100℃
  2. 200~300℃
  3. 350~450℃
  4. 500~600℃
(정답률: 77%)
  • 탄소강은 $200\sim300\text{℃}$ 범위에서 충격치가 가장 낮아져 매우 취약해지며, 이때 표면에 형성되는 산화막의 색상이 청색을 띠기 때문에 청열취성이라고 합니다.
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5. 금속재료를 냉간가공 할 때 성질 변화에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 항복강도가 증가한다.
  2. 피로강도가 증가한다.
  3. 전기전도율이 커진다.
  4. 격자가 변형되어 이방성을 가지게 된다.
(정답률: 63%)
  • 금속을 냉간가공하면 내부 조직에 전위가 증가하여 자유전자의 이동을 방해하므로 전기전도율은 오히려 감소하고 전기 저항은 커집니다.

    오답 노트
    항복강도 증가: 가공경화로 인해 강도가 높아짐
    피로강도 증가: 냉간가공 시 표면 압축 잔류응력 등으로 인해 증가함
    이방성: 가공 방향으로 결정립이 늘어나 방향에 따라 성질이 달라짐
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6. 다음 중 전기 비저항이 가장 큰 것은?

  1. Ag
  2. Cu
  3. W
  4. Al
(정답률: 59%)
  • 전기 비저항은 전기전도율의 역수로, 전도율이 낮을수록 비저항은 커집니다. 금속의 전기전도도 순서는 은 > 구리 > 금 > 알루미늄 > 텅스텐 순이므로, 가장 전도도가 낮은 텅스텐(W)의 비저항이 가장 큽니다.
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7. 일반적인 분말 야금 공정의 순서가 옳게 나열된 것은?

  1. 성형→분말제조→소결→후가공
  2. 분말제조→성형→소결→후가공
  3. 성형→소결→분말제조→후가공
  4. 분말제조→후가공→소결→성형
(정답률: 76%)
  • 분말 야금 공정은 원료를 가루 형태로 만드는 분말제조, 이를 틀에 넣어 모양을 잡는 성형, 열을 가해 결합시키는 소결, 마지막으로 정밀도를 높이는 후가공 순으로 진행됩니다.
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8. 중(重)금속에 해당하는 것은?

  1. Al
  2. Mg
  3. Be
  4. Cu
(정답률: 64%)
  • 중금속은 일반적으로 비중이 $5$이상인 금속을 의미하며, 제시된 보기 중 구리(Cu)가 이에 해당합니다.

    오답 노트
    Al, Mg, Be: 비중이 낮은 경금속에 해당함
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9. 수소저장합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 에틸렌을 수소화할 때 촉매로 쓸 수 있다.
  2. 수소를 흡수·저장할 때 수축하고, 방출시 팽창한다.
  3. 저장된 수소를 이용할 때에는 금속수소화물에서 방출시킨다.
  4. 수소가 방출되면 금속수소화물은 원래의 수소저장합금으로 되돌아간다.
(정답률: 71%)
  • 수소저장합금은 수소를 흡수하여 저장할 때 격자 구조가 확장되어 팽창하고, 저장된 수소를 방출할 때는 다시 수축하는 성질을 가집니다.
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10. 다이스강보다 더 우수한 금형재료이고, 소형물에 주로 사용하며 그 기호를 SKH로 사용하는 강은?

  1. 탄소공구강
  2. 합금공구강
  3. 고속도공구강
  4. 구상흑연주철
(정답률: 82%)
  • 고속도공구강은 텅스텐, 몰리브덴, 크롬 등을 첨가하여 고온에서도 경도가 유지되는 강으로, 다이스강보다 우수한 금형 재료이며 기호로 SKH를 사용합니다.
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11. 내열용 Al합금으로서 조성은 Al-Cu-Mg-Ni이며, 주로 피스톤에 사용되는 합금은?

  1. Y합금
  2. 켈밋
  3. 오일라이트
  4. 화이트메탈
(정답률: 79%)
  • Y합금은 Al-Cu-Mg-Ni 조성의 내열 알루미늄 합금으로, 고온 강도가 우수하여 엔진 피스톤 재료로 주로 사용됩니다.

    오답 노트
    켈밋, 화이트메탈: 주석 합금
    오일라이트: 구리 합금
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12. 순철을 상온에서부터 가열할 때 체적이 수축하는 변태점은?

  1. A1점
  2. A2점
  3. A3점
  4. A4점
(정답률: 58%)
  • 순철을 가열할 때 $A_{3}$점에서는 BCC 구조( $\alpha$ 철)에서 FCC 구조( $\gamma$ 철)로 동소변태가 일어납니다. FCC 구조는 원자 충전율이 더 높기 때문에 체적이 수축하는 특성을 보입니다.

  • 1. 펄라이트로의 변화

    2. 자성을 얻음

    3.  공석변화로 오스테나이트화

    4. 공석변화로 다시 페라이트화 

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13. 오스테나이트계 스테인리스강을 500~800℃로 가열하면 입계부식의 원인이 되는 것은?

  1. Fe3O4
  2. Cr23C6
  3. Fe2O3
  4. Cr2O3
(정답률: 61%)
  • 오스테나이트계 스테인리스강을 $500 \sim 800^{\circ}C$ 범위로 가열하면 크롬 탄화물인 $Cr_{23}C_{6}$가 결정립계에 석출됩니다. 이로 인해 주변의 크롬 농도가 낮아져 부식에 취약해지는 입계부식이 발생합니다.
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14. 6 : 4황동에 Fe, Mn, Ni, Al 등 원소를 첨가한 고강도 황동의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 취성이 증가한다.
  2. 내해수성이 증가한다.
  3. 방식성이 우수하다.
  4. 대부분이 주물용이다.
(정답률: 66%)
  • 고강도 황동은 Fe, Mn, Ni, Al 등을 첨가하여 강도와 내식성을 높인 합금으로, 내해수성과 방식성이 우수하며 주로 주물용으로 사용됩니다. 이러한 합금 원소의 첨가는 강도를 높이면서도 취성이 증가하지 않도록 제어하는 것이 특징입니다.
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15. 금속을 상온에서 압연이나 딥드로잉(deep drawing)과 같은 소성변형한 후 비교적 낮은 온도에서 가열하면 강도가 증가하고 연성이 감소하는 현상을 무엇이라고 하는가?

  1. 확산 현상
  2. 변형시효 현상
  3. 가공경화 현상
  4. 질량효과 현상
(정답률: 52%)
  • 금속을 상온에서 소성변형시킨 후 비교적 낮은 온도에서 가열했을 때, 강도가 증가하고 연성이 감소하는 현상을 변형시효 현상이라고 합니다.
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16. 탄소강 중에 존재하는 5대 원소에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. C량의 증가에 따라 인장강도, 경도 등이 증가된다.
  2. Mn은 고온에서 결정립 성장을 억제시키며, 주조성을 좋게 한다.
  3. Si는 결정립을 미세화하여 가공성 및 용접성을 증가시킨다.
  4. S의 함유량은 공구강에서 0.03% 이하 연강에서는 0.05% 이하로 제한한다.
(정답률: 58%)
  • Si(규소)는 페라이트 중에 고용될 때 결정립을 조대화시키고 소성을 낮추어 냉간가공성을 나쁘게 하며, 용접성 또한 저하시키는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    Si는 결정립을 미세화하여 가공성 및 용접성을 증가시킨다: 결정립 조대화 및 가공성/용접성 저하가 올바른 설명입니다.
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17. 소성합금에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 내마모성이 높다.
  2. 사용되는 합금으로 카보로이(Carboloy), 미디아(Media) 등이 있다.
  3. 고온경도 및 강도가 양호하여 고온에서 변형이 적다.
  4. 사용목적과 용도에 따라 재질의 종류와 형상이 단순하고, 초경합금으로 SnC가 많이 사용된다.
(정답률: 58%)
  • 소성합금은 사용 목적과 용도에 따라 재질의 종류와 형상이 매우 다양하며, 단순하지 않습니다. 따라서 재질의 종류와 형상이 단순하다는 설명은 틀린 내용입니다.
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18. 고로에서 출선한 용선에 산소를 불어 넣어 탄소와 규소 등 불순물을 산화 제거하여 강을 만드는 제강법은?

  1. 전로 제강법
  2. 평로 제강법
  3. 전기로 제강법
  4. 도가니로 제강법
(정답률: 65%)
  • 고로에서 생산된 용선에 고순도 산소를 직접 불어넣어 탄소와 규소 등의 불순물을 급격히 산화시켜 제거하는 효율적인 제강법을 전로 제강법이라고 합니다.

  • 전로: 산소를 이용해 불순물 태우는거

    전기로: 아크(전기)를 이용해 불순물 태우는거

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19. 해드필드(hadfield)강에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 페라이트계 강이다.
  2. 항복점은 높으나 인장강도는 낮다.
  3. 열처리 후 서냉하면 결정립계에 M3C가 석출하여 인성을 높여준다.
  4. 열전도성이 나쁘고, 팽창계수가 커서 열변형을 일으키기 쉽다.
(정답률: 48%)

  • 오스테나이트계는 충진률이 74퍼로 열팽창율이 더높다. 

  • 해드필드강(고망간강)은 오스테나이트계 강으로, 열전도성이 낮고 열팽창계수가 커서 온도 변화에 따른 열변형이 일어나기 쉬운 특성을 가집니다.

    오답 노트
    페라이트계 강: 오스테나이트계 강임
    항복점: 인장강도와 경도가 모두 높음
    M$_{3}$C 석출: 서냉 시 탄화물이 석출되면 오히려 인성이 저하됨
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20. 구상흑연주철에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불스아이(Bull's eye) 조직을 갖는다.
  2. 바탕 조직 중에 8~10%의 구상흑연이 존재 한다.
  3. 구상화 처리 후 접종제로는 Si-Zn이 사용된다.
  4. 구상화용탕처리에서 처리시간이 길어지면 구상화 효과가 없어지는데 이것을 Fading 현상이라 한다.
(정답률: 62%)
  • 구상화 처리 후 사용되는 복합 접종제로는 $\text{Cr}-\text{Si}$가 사용됩니다.

    오답 노트
    $\text{Si}-\text{Zn}$: 구상화제(접종제가 아님)
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2과목: 금속조직

21. 금속의 탄성계수에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 원자간 거리가 증가하면 탄성률은 증가한다.
  2. 탄성계수는 온도가 증가할수록 증가한다.
  3. 탄성계수는 미세조직의 변화에 따라 크게 변화한다.
  4. 일축변형율에 대한 측면 변형율의 비를 프아송비(Poisson's radio)라 한다.
(정답률: 61%)

  • 원자간  거리가 증가되면 결합력이 적어져 탄성 감소

  • 프아송비(Poisson's ratio)의 정의는 일축변형율에 대한 측면 변형율의 비를 의미합니다.

    오답 노트
    원자간 거리 증가: 탄성률 감소
    온도 증가: 탄성계수 감소
    미세조직 변화: 탄성계수는 원자간 결합력에 의존하므로 미세조직 변화에 따른 영향이 매우 적음
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22. 순철의 변태가 아닌 것은?

  1. A1점
  2. A2점
  3. A3점
  4. A4점
(정답률: 68%)
  • $A_{1}$점은 탄소 함유량이 $0.025\%$이상인 철에서 발생하는 변태점으로, 탄소 함량이 극히 적은 순철의 변태에는 해당하지 않습니다.
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23. 규칙-불규칙 변태의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 규칙격자는 일반적으로 전기전도도가 커진다.
  2. 규칙격자합금을 소성가공하면 규칙도가 증가한다.
  3. 규칙격자로 되면 일반적으로 경도와 강도가 증가한다.
  4. 규칙격자상은 강자성체이나 불규칙상은 상자성체이다.
(정답률: 45%)

  • 규칙격자는 열을 받지않는것으로 결합력이 강하나 불규칙격자는 열을 받아 분자간의 결합력이 약해져 있는 상태이다. 

  • 규칙격자합금은 이미 일정한 배열 규칙을 가지고 있으나, 소성가공을 하면 결정이 미세화되고 배열이 흐트러지면서 규칙도가 감소하게 됩니다.
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24. 교체상태에서 확산속도가 작아 균등하게 확산하지 못하고 결정립 내에서 부분적으로 불평형이 생겨 수지상정으로 나타나는 현상은?

  1. 주상조직
  2. 입내편석
  3. 입계편석
  4. 유심조직
(정답률: 54%)
  • 결정립 내부에서 확산 속도 차이로 인해 성분이 불균일하게 분포되어 수지상정(Dendrite) 형태의 편석이 나타나는 현상을 입내편석이라고 합니다.
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25. 이원(二元) 이상의 합금에서 복합적인 상호확산을 하는 것은?

  1. 입계 확산
  2. 표면 확산
  3. 전위 확산
  4. 반응 확산
(정답률: 44%)

  • 1-3번은 경로에 따른 분류임

  • 이원 이상의 합금에서 여러 성분이 동시에 상호작용하며 복합적으로 확산이 일어나는 현상을 반응 확산이라고 합니다.
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26. 면심입방격자 금속의 슬립면과 슬립방향은?

  1. 슬립면: {111}, 슬립방향: <110>
  2. 슬립면: {110}, 슬립방향: <111>
  3. 슬립면: {0001}, 슬립방향: <2110>
  4. 슬립면: {1111}, 슬립방향: <0001>
(정답률: 64%)
  • 면심입방격자(FCC)의 슬립계는 원자가 가장 조밀하게 배열된 {111} 면과 <110> 방향의 조합으로 이루어집니다.

    오답 노트
    {110} 면과 <111> 방향: 체심입방격자(BCC)
    {0001} 면과 <2110> 방향: 조밀육방격자(HCP)
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27. 다음 그림과 같은 상태도는 어떤 반응인가? (단, α, β는 고용체이며, L은 용액이다.)

  1. 공정반응
  2. 재융반응
  3. 포정반응
  4. 편정반응
(정답률: 45%)
  • 제시된 상태도 는 하나의 고상이 가열되어 액상과 다른 고상으로 분해되는 $\beta \rightarrow L + \alpha$ 반응을 나타내므로 재융반응입니다.

    오답 노트
    공정반응: $L \rightarrow \alpha + \beta$
    포정반응: $L + \alpha \rightarrow \beta$
    편정반응: $L_{1} \rightarrow \alpha + L_{2}$
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28. 응고과정에서 고상 핵(구형)의 균일 핵생성에 대한 자유에너지 변화(△Gtotal)의 표현으로 옳은 것은? (단, △GV : 체적자유에너지, γ : 표면에너지, r : 고상의 반지름이다.)

  1. △Gtotal =
  2. △Gtotal =
  3. △Gtotal =
  4. △Gtotal =
(정답률: 54%)
  • 구형 핵 생성 시 전체 자유에너지 변화는 체적 감소에 따른 에너지 이득(음수)과 표면 생성에 따른 에너지 손실(양수)의 합으로 결정됩니다.
    $$\Delta G_{total} = -\frac{4}{3}\pi r^{3}\Delta G_{V} + 4\pi r^{2}\gamma$$
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29. Cd, Zn 과 같은 금속에서 슬립면에 수직으로 압축하면 슬립이 일어나기 곤란해 변형이 생기는 부분을 무엇이라 하는가?

  1. 쌍정 밴드(twin band)
  2. 킹크 밴드(kink band)
  3. 완전 밴드(perfect band)
  4. 증식 밴드(multiplication band)
(정답률: 70%)

  • 슬립면에 수직으로 하중이 가서 중간면이 눌러져서 변형된것

    3.4는없는단

  • Cd, Zn과 같은 금속에서 슬립면에 수직으로 압축 하중이 가해질 때, 슬립이 일어나기 어려워 변형이 집중되면서 꺾임 형태로 나타나는 부분을 킹크 밴드(kink band)라고 합니다.
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30. 회복(recovery)에서 축적에너지에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 축적에너지의 양은 결정입도가 감소함에 따라 증가한다.
  2. 내부 변형이 복잡할수록 축적에너지의 양은 증가한다.
  3. 불순물 합금원소가 첨가될수록 축적에너지의 양은 감소한다.
  4. 낮은 가공온도에서의 변형은 축적에너지의 양을 증가시킨다.
(정답률: 52%)
  • 축적에너지는 변형 과정에서 재료 내부에 저장되는 에너지로, 변형이 복잡하거나 가공 조건이 가혹할수록 증가합니다.
    불순물 합금원소가 첨가될수록 전위의 이동을 방해하여 축적에너지의 양은 오히려 증가하게 됩니다.
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31. 결정립 내에 있는 원자에 비하여 결정입계에 있는 원자의 결합에너지 상태는?

  1. 결합에너지가 크므로 안정하다.
  2. 결합에너지가 크므로 불안정하다.
  3. 결합에너지가 적으므로 안정하다.
  4. 결합에너지가 적으므로 불안정하다.
(정답률: 55%)
  • 결정입계는 원자 배열이 불규칙한 영역으로, 결정립 내부의 원자들에 비해 결합 상태가 불안정합니다. 열역학적으로 에너지가 높을수록(결합에너지가 클수록) 불안정한 상태가 되므로, 결정입계의 원자는 결합에너지가 크므로 불안정하다는 설명이 정답입니다.
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32. 공정형 상태도에서, 성분금속 M과 N이 고온의 액체에서 완전히 서로 용해하나 고체에서는 전혀 용해하지 않는다고 가정 할 때 성분금소 M에 소량의 N을 첨가하면 M의 응고점이 저하함을 볼 수 있다. 이러한 응고점 강하의 원인을 가장 옳게 설명한 것은?

  1. N원자의 응고점이 낮으므로
  2. N원자의 확산 운동 때문에
  3. 두 원자에 결정구조가 다르므로
  4. 두 원자의 응고점이 다르므로
(정답률: 54%)
  • 공정형 상태도에서 순수한 금속 M에 소량의 N을 첨가하면, N 원자의 확산 운동으로 인해 M 원자의 규칙적인 배열(결정화)을 방해하게 됩니다. 이로 인해 응고가 일어나는 온도가 낮아지는 응고점 강하 현상이 발생합니다.
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33. 냉간가공하여 결정립이 심하게 변형된 금속을 가열할 때 발생하는 내부변화의 순서로 옳은 것은?

  1. 결정핵 생성→결정립 성장→회복→재결정
  2. 결정핵 생성→회복→재결정→결정립 성장
  3. 회복→결정핵 생성→재결정→결정립 성장
  4. 회복→재결정→결정핵 생성→결정립 성장
(정답률: 47%)
  • 냉간가공된 금속을 가열하면 내부 응력이 제거되는 회복 단계가 먼저 일어나고, 이후 결정립계 등에서 새로운 결정핵 생성 $\rightarrow$ 핵이 성장하며 기존 조직을 대체하는 재결정 $\rightarrow$ 결정립이 더욱 커지는 결정립 성장 순으로 진행됩니다.
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34. 금속간 화합물의 특징을 설명할 것 중 틀린 것은?

  1. 규칙·불규칙 변태가 있다.
  2. 복잡한 결정구조를 가지며 소성변형이 어렵다.
  3. 주기율표 중의 동족원소는 서로 거의 화합물을 만들지 않는다.
  4. 성분금속의 원자가 결정의 단위격자 내에서 일정한 자리를 점유하고 있다.
(정답률: 39%)
  • 금속간 화합물은 성분 원자들이 결정 격자 내에서 정해진 위치를 점유하는 규칙 격자 구조를 가지며, 이미 규칙적인 구조이므로 규칙·불규칙 변태가 일어나지 않습니다.
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35. 용질원자와 칼날전위의 상호작용을 무엇이라고 하는가?

  1. Oxidation pining
  2. Cottrell effect
  3. Frank-read source
  4. Peierls stress
(정답률: 64%)
  • 용질원자가 칼날전위의 변형 영역으로 모여들어 전위를 고정(pinning)시킴으로써 항복점이 나타나게 하는 현상을 Cottrell effect라고 합니다.
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36. 다음 중 고용체강화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 용매원자와 용질원자 사이의 원자 크기의 차이가 적을수록 강화효과는 커진다.
  2. 일반적으로 용매원자의 격자에 용질원자가 고용되면 순금속보다 강한 합금이 되는 것이 고용체강화이다.
  3. Cu-Ni합금에서 구리의 강도는 40%Ni이 첨가될 때까지 증가되는 반면 니켈은 60%Cu가 첨가될 때 고용체강화가 된다.
  4. 용매원자에 의한 응력장과 가동전위의 응력장이 상호 작용을 하여 전위의 이동을 원활하게 하여 재료를 강화하는 방법이다.
(정답률: 49%)
  • 고용체강화는 순금속의 격자 내에 크기가 다른 용질원자가 고용되어 격자 왜곡을 일으키고, 이로 인해 전위의 이동이 방해받아 강도가 높아지는 현상입니다.

    오답 노트
    원자 크기 차이가 적을수록: 차이가 클수록 강화 효과 증가
    전위의 이동을 원활하게: 전위의 이동을 방해하여 강화
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37. 냉간가공으로 생긴 집합조직이 아닌 것은?

  1. 변형집합조직
  2. 섬유상조직
  3. 재결정집합조직
  4. 가공집합조직
(정답률: 42%)
  • 냉간가공은 재결정 온도 이하에서 수행되는 공정입니다. 따라서 재결정 현상이 일어날 수 없으므로 재결정집합조직은 형성될 수 없습니다.
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38. 입방격자<100>에는 몇 개의 등가 방향이 속해 있는가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 49%)
  • 입방격자에서 $\langle 100 \rangle$ 방향은 정육면체의 각 면의 중심을 향하는 방향으로, $[100], [\bar{1}00], [010], [0\bar{1}0], [001], [00\bar{1}]$의 총 6개 등가 방향이 존재합니다.
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39. 금속결정 내의 결함 중 면간결함(interfacial defect)에 해당되는 것은?

  1. 전위
  2. 수축공
  3. 격자간원자
  4. 결정입자경계
(정답률: 48%)
  • 금속결정의 결함은 차원에 따라 분류하며, 결정입자경계(결정입계)와 적층결함은 면결함에 해당합니다.

    오답 노트
    전위: 선결함
    수축공: 체적결함
    격자간원자: 점결함
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40. 강철의 결정입도번호가 6일 경우 배율 100배의 현미경 사진 1in2내에 들어 있는 결정 입자수는 얼마인가?

  1. 32
  2. 64
  3. 128
  4. 256
(정답률: 45%)
  • 결정입도번호 $N$과 $1\text{in}^2$ 내의 결정 입자수 $n$의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = 2^{N-1}$
    ② [숫자 대입] $n = 2^{6-1}$
    ③ [최종 결과] $n = 32$
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3과목: 금속열처리

41. 냉간가공, 단조 등으로 인한 조직의 불균일제거, 결정립 미세화, 물리적, 기계적 성질 등의 표준화를 목적으로 대기 중에 냉각시키는 열처리는?

  1. 뜨임
  2. 풀림
  3. 담금질
  4. 노멀라이징
(정답률: 67%)
  • 금속재료를 가열한 후 대기 중에서 냉각(공냉)시켜 조직을 미세화하고 표준화하는 열처리는 노멀라이징입니다.

    오답 노트
    담금질: 급랭하여 경화시킴
    뜨임: 담금질 후 가열·서냉하여 연성과 인성 부여
    풀림: 가열 후 서냉하여 재질을 연하게 하고 내부응력 제거
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42. 재질이 같을 때에는 재료의 지름 크기에 따라 퀜칭∙경화된 재료의 내부조직 깊이가 다르며 내부와 외부의 경도차가 생기게 된다. 이러한 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 경화능
  2. 형상효과
  3. 질량효과
  4. 표피효과
(정답률: 62%)
  • 재질이 동일하더라도 재료의 크기(지름)가 커질수록 중심부까지 냉각되는 속도가 느려져 내부와 외부의 경도 차이가 발생하는 현상을 질량효과라고 합니다.
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43. 열처리의 냉각방법 3가지 형태에 해당되지 않는 것은?

  1. 급냉각
  2. 연속냉각
  3. 2단냉각
  4. 항온냉각
(정답률: 61%)
  • 열처리의 냉각 방식은 냉각 속도와 온도 제어 방식에 따라 크게 연속냉각, 2단냉각, 항온냉각의 세 가지 형태로 분류합니다.
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44. 담금질된 강의 경도를 증가시키고 시효변형을 방지하기 위한 목적으로 0℃ 이하의 온도에서 처리하는 것은?

  1. 수인처리
  2. 조질처리
  3. 심냉처리
  4. 오스포밍처리
(정답률: 75%)
  • 심냉처리는 담금질 후 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시키기 위해 $0^\circ\text{C}$이하의 극저온에서 처리하여 경도를 높이고 치수 변화(시효변형)를 방지하는 공정입니다.
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45. 강의 담금질성을 판단하는 방법이 아닌 것은?

  1. 강박시험을 통한 방법
  2. 임계지름에 의한 방법
  3. 조미니시험을 통한 방법
  4. 임계냉각속도를 이용하는 방법
(정답률: 53%)
  • 강의 담금질성을 판단하는 대표적인 방법으로는 조미니 시험, 임계지름 측정, 임계냉각속도 이용 등이 있습니다.

    오답 노트
    강박시험: 코팅층의 밀착력을 시험하는 방법입니다.
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46. 담금질 균열의 방지대책에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Ms ~ Mf 범위에서 가급적 급랭을 한다.
  2. 살두께의 차이와 급변을 가급적 줄인다.
  3. 시간 담금질을 채용하거나 날카로운 모서리 부분을 라운딩(R) 처리하여 준다.
  4. 냉각시 온도의 불균일을 적게 하며, 가급적 변태도 동시에 일어나게 한다.
(정답률: 63%)
  • 담금질 균열은 냉각 시 발생하는 열응력과 변태 응력 때문에 발생합니다. 따라서 $M_s$ ~ $M_f$ 범위에서는 급랭을 피하고 서서히 냉각하여 응력을 완화시켜야 균열을 방지할 수 있습니다.
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47. 암모니아 가스에 의한 표면 경화법은?

  1. 침탄법
  2. 질화법
  3. 액체침탄법
  4. 고주파경화법
(정답률: 66%)
  • 질화법은 암모니아($NH_3$) 가스를 사용하여 금속 표면에 질소를 침투시켜 단단한 질화층을 형성하는 표면 경화법입니다.
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48. 열전대 기호와 가열한계 온도가 바르게 짝지어진 것은?

  1. R(PR) - 1000℃
  2. K(CA) - 1200℃
  3. J(IC) - 350℃
  4. T(CC) - 1600℃
(정답률: 56%)
  • 열전대 종류별 가열한계 온도를 정확히 암기해야 합니다.

    오답 노트
    R(PR): $0 \sim 1600^{\circ}C$
    J(IC): $0 \sim 800^{\circ}C$
    T(CC): $200 \sim 400^{\circ}C$
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49. 구리 및 구리 합금의 열처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. α+β 황동은 재결정 풀림과 담금질 열처리를 한다.
  2. α 황동은 700~730℃ 온도에서 재결정 풀림을 한다.
  3. 순동은 재결정 풀림을 하고, 재결정 온도는 약 270℃이다.
  4. 상온 가공한 황동 제품은 시기균열을 방지하기 위해 1200℃이상에서 고온풀림을 한다.
(정답률: 53%)
  • 상온 가공한 황동 제품의 시기균열(응력부식균열)을 방지하기 위한 풀림 처리는 $180^{\circ}C \sim 260^{\circ}C$ 범위의 저온풀림을 수행합니다. $1200^{\circ}C$이상의 고온풀림은 적절하지 않습니다.
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50. 열처리로에서 제품을 가열할 때 열전달 방식이 아닌 것은?

  1. 복사가열
  2. 대류가열
  3. 전도가열
  4. 진공가열
(정답률: 60%)
  • 열전달의 3대 방식은 전도, 대류, 복사입니다. 진공가열은 가열 환경의 상태를 의미하는 것이지, 열이 전달되는 물리적 메커니즘(방식)이 아닙니다.
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51. 다음 열처리 방법 중 항온 열처리 방법이 아닌 것은?

  1. 마퀜칭(marquenching)
  2. 오스템퍼링(austempering)
  3. 시간 담금질(time quenching)
  4. 마템퍼링(martempering)
(정답률: 61%)
  • 항온 열처리는 특정 온도에서 일정 시간 유지하여 변태를 완료시키는 방법으로, 마퀜칭, 오스템퍼링, 마템퍼링이 대표적입니다. 반면 시간 담금질(time quenching)은 항온 유지 과정이 없는 일반적인 담금질의 변형된 형태로, 항온 열처리 범주에 포함되지 않습니다.
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52. 베릴륨 청동을 용체화처리 한 후 시효처리의 목적으로 가장 옳은 것은?

  1. 경화
  2. 연화
  3. 취성여부
  4. 내부응력 제거
(정답률: 47%)
  • 베릴륨 청동과 같은 석출 경화형 합금에서 용체화 처리 후 시효 처리를 수행하는 핵심 목적은 미세한 입자를 석출시켜 재료의 강도와 경도를 높이는 경화에 있습니다.
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53. 염욕 열처리 시 염욕이 열화를 일으키는 이유가 아닌 것은?

  1. 흡습성 염화물의 가수 분해에 의한 열화때문
  2. 중성염욕에 포함되어 있는 유해 불순물에 의한 열화 때문
  3. 고온 용융염욕이 대기 중의 산소와 반응하여 염기성으로 변질될 때
  4. 1000℃이하의 용융염욕에 탈산제 Mg-Al(50%-50%)을 혼입 사용하였을 때
(정답률: 51%)
  • 염욕의 열화는 주로 가수 분해, 유해 불순물 유입, 산소 반응에 의한 변질 등으로 인해 발생합니다. 1000℃ 이하의 용융염욕에 탈산제 Mg-Al(50%-50%)을 혼입하여 사용하는 것은 열화를 일으키는 원인이 아니라 오히려 이를 방지하거나 제어하기 위한 조치에 해당합니다.
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54. 로 내에 장착된 슬로트가 있으며, 소형부품의 연속 가열이나 침탄처리에 적합한 열처리 설비는?

  1. 상형로(box type furnace)
  2. 회전 레토르트로
  3. 피트로(원통로)
  4. 대차로
(정답률: 52%)
  • 회전 레토르트로(Rotary retort furnace)는 로 내부에 슬로트가 설치되어 있어 소형 부품을 연속적으로 가열하거나 침탄 처리하는 데 최적화된 설비입니다.
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55. 다음의 강을 완전 풀림 하게 되면 나타나는 조직으로 옳은 것은?

  1. 아공석강 → 헤드필드강 + 레데뷰라이트
  2. 과공석강 → 시멘타이트 + 층상펄라이트
  3. 공석강 → 페라이트 + 레데뷰라이트
  4. 과공정 주철 → 페라이트 + 스텔라이트
(정답률: 64%)
  • 강의 탄소 함량에 따른 완전 풀림 시 생성 조직의 원리를 묻는 문제입니다. 과공석강은 공석점 이상의 탄소를 함유하고 있어, 완전 풀림 시 시멘타이트와 층상펄라이트 조직이 나타납니다.

    오답 노트
    아공석강: 페라이트 + 층상펄라이트
    공석강: 층상펄라이트
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56. 복잡한 형상이나 대형물의 탄화물 피복 처리법(TD처리)에서 소재 변형 및 균열을 방지하기 위해 염욕 침지 전에 반드시 처리해 주어야 하는 공정은?

  1. 뜨임
  2. 예열
  3. 침탄
  4. 래핑
(정답률: 54%)
  • TD처리(탄화물 피복 처리)는 고온의 염욕에서 진행되는 공정입니다. 급격한 온도 변화로 인한 소재의 열충격, 변형 및 균열을 방지하기 위해 염욕 침지 전 반드시 예열 공정을 거쳐야 합니다.
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57. 강을 담금질 할 때 냉각 능력이 가장 좋은 것은?

  1. 물
  2. 염수
  3. 기름
  4. 공기
(정답률: 62%)
  • 담금질 시 냉각 매체의 냉각 능력은 염수 > 물 > 기름 > 공기 순으로 강력합니다. 따라서 염수가 가장 빠른 냉각 속도를 제공하여 냉각 능력이 가장 좋습니다.
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58. 강의 조직 중 경도가 가장 높은 것은?

  1. 페라이트(Ferrite)
  2. 펄라이트(Pearlite)
  3. 시멘타이트(Cementite)
  4. 오스테나이트(Austenite)
(정답률: 68%)
  • 강의 조직 중 시멘타이트(Cementite)는 탄소 함유량이 매우 높은 금속 간 화합물로, 조직이 매우 단단하여 경도가 가장 높습니다.
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59. 금속재료를 진공 중에서 가열하면 합금 원소가 증발한다. 다음 중 증기압이 높아 가장 증발하기 쉬운 금속은?

  1. Mo
  2. Zn
  3. C
  4. W
(정답률: 49%)
  • 금속의 증발 속도는 증기압에 비례합니다. 제시된 금속 중 아연(Zn)은 증기압이 매우 높아 진공 가열 시 가장 쉽게 증발하는 특성을 가지고 있습니다.
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60. 구상흑연주철의 열처리에서 제1단 흑연화처리를 한 후 제2단 흑연화 처리를 하는 목적으로 옳은 것은?

  1. 취성을 촉진시키기 위해
  2. 압축력과 절삭성 등을 저하시키기 위해
  3. 내식성과 조대한 입자를 형성하기 위해
  4. 충격값이 우수한 고연성(高延性)의 주물을 만들기 위해
(정답률: 59%)
  • 구상흑연주철의 2단 흑연화 처리는 조직을 최적화하여 충격값이 우수하고 연성이 높은 고연성 주물을 제조하는 것이 목적입니다.
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4과목: 재료시험

61. 경도시험에 대한 설명으로 옳은 것은? (문제 오류로 실제 시험에서는 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 경도측정 시 시험편의 측정면이 압입자의 압입방향과 수평을 이루도록 한다.
  2. 로크웰(Rockwell) 경도에서 단단한 경질 금속에 대한 시험은 강구 압입자를 사용한다.
  3. 브리넬(Brinell) 경도시험에서 경도값을 표기할 때 HRB 로 나타낸다.
  4. 쇼어(Shore) 경도시험은 시험편의 압입자 깊이로 경도값을 측정한다.
(정답률: 72%)
  • 정확한 경도 측정을 위해서는 시험편의 측정면이 압입자의 압입 방향과 수평을 이루어 하중이 수직으로 가해져야 합니다.

    오답 노트
    로크웰 경질 금속 시험: 다이아몬드 원추 압입자 사용
    브리넬 경도 표기: HB로 표기
    쇼어 경도 측정: 압입자 깊이가 아닌 반발 높이로 측정
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62. 한국산업표준에서 경강선 비틀림 시험에 대한 ( ) 안에 알맞은 수치는?

  1. 10
  2. 50
  3. 100
  4. 200
(정답률: 49%)
  • 한국산업표준(KS)의 경강선 비틀림 시험 규정에 따르면, 시험편 양 끝을 선 지름의 $100$ 배의 물림 간격으로 고정해야 합니다.
    $$\text{물림 간격} = 100 \times \text{선 지름}$$
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63. 알루민산염 개재물의 종류에 해당하는 것은?

  1. 그룹 A형
  2. 그룹 B형
  3. 그룹 C형
  4. 그룹 D형
(정답률: 59%)
  • 알루민산염 개재물은 금속 재료의 청정도 평가 시 그룹 B형으로 분류됩니다.
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64. 응력 측정시험 방법이 아닌 것은?

  1. 무아레법
  2. 조미니 시험
  3. 광탄성 시험
  4. 전기적인 변형량 측정법
(정답률: 62%)
  • 조미니 시험은 응력 측정이 아니라 강의 담금질성을 평가하기 위한 시험입니다.

    오답 노트
    무아레법, 광탄성 시험, 전기적인 변형량 측정법: 응력 및 변형률 측정 방법
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65. 부식액에 시편을 침지하여 부식시켜 조직이 잘 나타나지 않을 때 면봉 등으로 시편 표면을 닦아 내면서 부식시키는 방법은?

  1. Deep부식
  2. 전해부식
  3. Wipe부식
  4. 가열부식
(정답률: 71%)
  • 부식액에 침지했을 때 조직이 잘 나타나지 않는 경우, 면봉 등으로 표면을 닦아내며(Wipe) 부식시켜 조직을 명확히 하는 방법을 Wipe부식이라고 합니다.
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66. 자분탐상시험방법 중 원형 자계를 형성하는 것이 아닌 것은?

  1. 극간법
  2. 프로드법
  3. 축 통전법
  4. 전류 관통법
(정답률: 53%)
  • 자분탐상시험에서 프로드법, 축 통전법, 전류 관통법은 시험편에 원형 자계를 형성하지만, 극간법은 두 극 사이에 직선 형태의 자계를 형성하는 방법입니다.
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67. 충격시험에서 해머를 울렸을 때의 각도를 α, 시험편 파단 후의 각도를 β라고 할 때, 충격 흡수에너지를 구하는 식은?

  1. WR(cosβ-cosα)
  2. WR(cosα-cosβ)
  3. WR(cosα-1)
  4. WR(cosβ-1)
(정답률: 65%)
  • 충격시험에서 흡수 에너지는 해머가 올라간 높이의 차이에 의해 결정되며, 초기 각도 $\alpha$와 파단 후 각도 $\beta$를 이용한 에너지 식은 다음과 같습니다.
    $$W = WR(\cos\beta - \cos\alpha)$$
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68. KS 5호 인장시험편으로 인장시험 하였을 때 최대하중이 6460kgf, 단면적이 125mm2라면 인장강도의 값은 얼마인가?

  1. 21.68kgf/mm2
  2. 31.68kgf/mm2
  3. 41.68kgf/mm2
  4. 51.68kgf/mm2
(정답률: 55%)
  • 인장강도는 재료의 최대하중을 시험편의 초기 단면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{P}{A}$ 인장강도 = 하중 / 단면적
    ② [숫자 대입] $S = \frac{6460}{125}$
    ③ [최종 결과] $S = 51.68$ kgf/mm²
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69. 금속재료 파단면의 파면검사, 주조재의 응고과정 등을 육안으로 관찰하거나 10배 이내의 확대경으로 검사하는 것은?

  1. 매크로검사
  2. 광학현미경검사
  3. 전자현미경검사
  4. 원자현미경검사
(정답률: 64%)
  • 육안이나 10배 이내의 저배율 확대경을 사용하여 재료의 파단면이나 응고 조직 등을 관찰하는 검사법을 매크로검사라고 합니다.
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70. 9.8N(1kgf) 이하의 하중을 가하여 고배율의 현미경으로 미소한 경도 분포 등을 측정하는 것은?

  1. 쇼어 경도시험
  2. 브리넬 경도시험
  3. 로크웰 경도시험
  4. 마이크로 비커즈 경도시험
(정답률: 65%)
  • 마이크로 비커즈 경도시험은 $9.8\text{N}$($1\text{kgf}$) 이하의 매우 작은 하중을 가하여 고배율 현미경으로 압입 자국을 측정함으로써 미소한 경도 분포를 분석하는 시험법입니다.
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71. 어떤 기계나 구조물 등을 제작하여 사용할 때 변동 응력이나 반복 응력이 무한히 반복되어도 파괴되지 않는 내구 한도를 찾고자 하는 시험은?

  1. 피로시험
  2. 크리프시험
  3. 마모시험
  4. 충격시험
(정답률: 65%)
  • 재료에 변동 응력이나 반복 응력이 지속적으로 가해질 때, 파괴되지 않고 견딜 수 있는 내구 한도를 측정하는 시험은 피로시험입니다.

    오답 노트
    크리프시험: 고온에서 일정 하중을 가해 시간 경과에 따른 변형 측정
    마모시험: 마찰에 의한 표면 손실 측정
    충격시험: 갑작스러운 충격 하중에 대한 저항성 측정
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72. 금속재료의 압축 시험편을 단주, 중주, 장주로 나눌 때 중주 시험편은 높이(h)가 지름(D)의 약 몇 배의 재료를 사용하는가?

  1. 0.9배
  2. 3배
  3. 10배
  4. 15배
(정답률: 55%)
  • 금속재료의 압축 시험편 분류 기준에 따라, 중주 시험편은 높이 $h$가 지름 $D$의 약 3배 정도 되는 재료를 사용하여 시험을 수행합니다.
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73. 불꽃시험에 있어서 불꽃의 파열이 가장 많은 강은?

  1. 0.10% 탄소강
  2. 0.20% 탄소강
  3. 0.35% 탄소강
  4. 0.45% 탄소강
(정답률: 72%)
  • 강의 탄소 함유량이 많을수록 경화능이 높아지고 취성이 증가하여, 불꽃시험 시 불꽃의 파열 현상이 더 많이 발생합니다. 따라서 제시된 보기 중 탄소 함량이 가장 높은 0.45% 탄소강에서 파열이 가장 많이 일어납니다.
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74. 전기가 대기 중에서 스파크(Spark)방전될 때 가장 많이 생성되는 가스는?

  1. CO2
  2. H2
  3. O2
  4. O3
(정답률: 57%)
  • 대기 중에서 전기 스파크 방전이 일어날 때, 공기 중의 산소 분자가 에너지를 받아 반응함으로써 오존($O_{3}$)이 가장 많이 생성됩니다.

    오답 노트
    $CO_{2}$: 이산화탄소
    $H_{2}$: 수소
    $O_{2}$: 산소
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75. 초음파탐상검사에서 STB-A1 시험편을 사용하여 측정 및 조정할 수 없는 것은?

  1. 측정 범위의 조정
  2. 탐상감도의 조정
  3. 경사각 탐촉자의 입사점 측정
  4. 경사각 탐촉자의 수직점 측정
(정답률: 49%)
  • STB-A1 시험편은 초음파탐상검사에서 측정 범위 조정, 탐상감도 조정, 그리고 경사각 탐촉자의 입사점 측정에 사용됩니다. 수직점 측정은 해당 시험편의 주 목적이 아닙니다.
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76. 에릭슨시험(Erichsen test)은 재료의 어떤 성질을 측정할 목적으로 시험하는가?

  1. 연성(ductility)
  2. 미끄럼(slip)
  3. 마모(wear)
  4. 응력(stress)
(정답률: 61%)
  • 에릭슨 시험은 판재에 구형 펀치를 압입하여 파단될 때까지의 깊이를 측정함으로써 재료의 연성(ductility) 및 성형성을 평가하는 시험입니다.
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77. 상대적으로 경(硬)한 입자나 미세돌기와의 접촉에 의해 표면으로부터 마모입자가 이탈되는 현상을 나타내는 마모는?

  1. 응착마모
  2. 연삭마모
  3. 부식마모
  4. 표면피로마모
(정답률: 62%)
  • 상대적으로 경한 입자나 미세돌기가 표면을 긁어 마모 입자가 이탈되는 현상은 연삭마모의 핵심 정의입니다.

    오답 노트
    응착마모: 접촉면의 국부적 용착 및 이탈
    부식마모: 화학적 부식과 기계적 마모의 복합 작용
    표면피로마모: 반복적인 응력으로 인한 표면 박리
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78. 설퍼 프린트(sulfur print)법에 사용되는 재료로 옳은 것은?

  1. 증감지, 투과도계
  2. 글리세린, 기계유
  3. 형광 침투제, 유화제
  4. 황산, 브로마이드 인화지
(정답률: 64%)
  • 설퍼 프린트(sulfur print)법은 황산과 브로마이드 인화지를 사용하여 금속 표면의 미세한 균열이나 결함을 시각적으로 검출하는 방법입니다.
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79. 와전류탐상시험에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 비접촉으로 시험할 수 있다.
  2. 표면에서 떨어진 내부 시험은 위치의 흠 검출도 가능하다.
  3. 어떤 재료에도 관계없이 모두 적용할 수 있다.
  4. 시험결과의 흠 지시로부터 직접 흠의 종류를 판별할 수 있다.
(정답률: 53%)
  • 와전류탐상시험은 전자기 유도 현상을 이용하므로 시험체와 직접 접촉하지 않고도 결함을 검출할 수 있는 비접촉 시험법입니다.

    오답 노트
    내부 시험: 표면 및 표면 근처의 흠만 검출 가능함
    재료 관계: 도전성이 있는 전도체에만 적용 가능함
    흠 종류 판별: 지시만으로는 종류를 직접 판별하기 어려워 정밀 분석이 필요함
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80. 전단응력과 전단 변형은 탄성한계 내에서 비례하므로 응력(τ)과 전단변형율(γ)과의 비례 관계식 τ=G∙γ로 표시할 수 있다. 이때 G가 의미하는 것은?

  1. 압축계수
  2. 강성계수
  3. 마찰계수
  4. 전단계수
(정답률: 54%)
  • 전단응력 $\tau$와 전단변형률 $\gamma$의 비례 관계식 $\tau = G \cdot \gamma$에서 비례 상수 $G$는 재료의 전단에 대한 저항력을 나타내는 강성계수(전단탄성계수)를 의미합니다.
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